Quantum Datorer: MIT och Harvard komma närmare med "Quantum Simulator"

Quantum-datorer är den heliga graden av teknik från det 21: e århundradet, eftersom deras kvantvänglighet skulle låta dem hålla information och lösa problem så mycket mer komplexa än någonting även dagens dagens superdatorer kan hantera.

Som de rapporterar onsdag i två papper publicerade i Natur, forskare vid Harvard, Massachusetts Institute of Technology och University of Maryland har inte riktigt skapat en kvantdator i all sin ära, men de har blivit ganska jävla nära. De har istället byggt vad som är känt som en kvantsimulator. Den saknar en kvantumdatorns nästan oändliga mångsidighet, men den använder kvantprinciper för att lösa mycket specifika problem.

Så vad skulle det för att systemet skulle betraktas som en kvantdator? Harvard professor Mikhail Lukin, medledare för en av tidningarna, berättar Omvänd problemet är tredubbelt.

"Vi skulle behöva öka antalet tillgängliga qubits, förbättra sammanhållningen eller minska felet hos dessa qubits och öka systemets programmerbarhet så att det kan lösa ett större antal problem" säger han.

Forskarna kunde fånga och manipulera 51 enskilda atomer, eller qubits, för att skapa en kvantsimulator. Det är den största uppsättningen qubits någonsin monterad för en sådan simulator. I stället för laddade jonpartiklar var forskarna de första som använde neutrala atomer med identiska egenskaper. Till skillnad från joner avstötar inte neutrala atomer. Detta gjorde det möjligt att sammanföra en så stor grupp qubits.

Qubits är de underliggande enheterna som gör kvantkalkylering möjlig. I en vanlig dator lagras alla tweets du skriver binära eller en serie nollor eller sådana. I en kvantdator lagras data i qubits som kan vara allt från en foton, elektron eller kärna.

Lite måste vara antingen en eller noll, medan en qubit kan vara en och noll samtidigt. Ja, det är väldigt oundvikligt, men tillåter kvantdatorer att lagra exponentiellt mer data än binära maskiner. De 51 atomer forskarna kunde fånga skulle kunna representera över 2 quadrillionvärden. Att låta forskare lösa optimeringsproblem som det resande säljareproblemet och simulera fysikfenomen som de annars inte kunde.

"Dessa interaktioner som studeras är kvantmekaniska i naturen", säger Alexander Keesling en Ph.D. student och medförfattare av studien i ett uttalande. "Om du försöker simulera dessa system på en dator är du begränsad till mycket små systemstorlekar, och antalet parametrar är begränsade. Om du gör system större och större, kommer du snabbt att gå ur minne och beräkningseffekt för att simulera det på en klassisk dator. Vägen kring det är att faktiskt bygga problemet med partiklar som följer samma regler som det system du simulerar - det är därför vi kallar detta en kvantsimulator."

Lukin berättar Omvänd Det finns ingen tidsram för när kvantdatorer kommer att bli verklighet, men den här forskningen som gav forskare möjligheten att prata med saker som var helt ur riken för datorerna vi använder idag. Detta öppnar dörren för att ytterligare förstå invecklingen i den värld vi lever på ett helt nytt sätt.

Forskare vill bygga en kvantdator på storleken på ett fotbollsplan.